(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-23
(45)【発行日】2023-05-31
(54)【発明の名称】走行制御システム
(51)【国際特許分類】
G08G 1/00 20060101AFI20230524BHJP
B60W 30/10 20060101ALI20230524BHJP
G05D 1/02 20200101ALI20230524BHJP
【ＦＩ】
G08G1/00 X
B60W30/10
G05D1/02 H
G05D1/02 P
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2019166761
(22)【出願日】2019-09-13
(65)【公開番号】P2021043827
(43)【公開日】2021-03-18
【審査請求日】2022-02-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002572
【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】木谷 光博
(72)【発明者】
【氏名】飯室 聡
(72)【発明者】
【氏名】箕輪 利通
(72)【発明者】
【氏名】▲濱▼田 朋之
(72)【発明者】
【氏名】峯 博史
【審査官】小林 勝広
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－１８２７４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１１４０５６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｗ １０／００－１０／３０、３０／００－６０／００
Ｂ６５Ｇ ６１／００
Ｇ０５Ｄ １／００－ １／１２
Ｇ０６Ｑ １０／００－１０／１０、３０／００－３０／０８、
５０／００－５０／２０、５０／２６－９９／００
Ｇ０８Ｇ １／００－９９／００
Ｇ１６Ｚ ９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
自律走行可能な作業車両の走行を制御する、走行制御システムであって、
前記作業車両の走行経路を記憶する走行経路記憶部と、
前記走行経路を基に、前記作業車両を走行させるための基準となる基準走行指令を算出する基準走行指令算出部と、
前記走行経路または前記基準走行指令からの逸脱に対する許容度を表す走行逸脱許容度を取得する走行逸脱許容度設定部と、
前記基準走行指令および前記走行逸脱許容度を基に、前記作業車両それぞれについて、個別走行指令を算出する個別走行指令算出部と、
を備え、
前記走行逸脱許容度は、前記走行経路における複数の前記作業車両の走行時間の差分情報を基に、前記走行経路の目標走行時間に関して定義される、走行制御システム。
【請求項2】
請求項１に記載の走行制御システムにおいて、前記作業車両の静特性または動特性に関する情報を保持する走行特性記憶部を更に備え、
前記作業車両の走行時間は、前記走行経路記憶部に格納された前記作業車両の走行経路を基に、前記走行特性記憶部で保持される前記作業車両の静特性または動特性に関する情報に従って算出される、走行制御システム。
【請求項3】
自律走行可能な作業車両の走行を制御する、走行制御システムであって、
前記作業車両の走行経路を記憶する走行経路記憶部と、
前記走行経路を基に、前記作業車両を走行させるための基準となる基準走行指令を算出する基準走行指令算出部と、
前記走行経路または前記基準走行指令からの逸脱に対する許容度を表す走行逸脱許容度を取得する走行逸脱許容度設定部と、
前記基準走行指令および前記走行逸脱許容度を基に、前記作業車両それぞれについて、個別走行指令を算出する個別走行指令算出部と、
を備え、
前記作業車両の静特性または動特性に関する情報を保持する走行特性記憶部を更に備え、
前記作業車両それぞれの個別走行指令は、前記個別走行指令算出部において、
前記走行経路記憶部に格納された前記作業車両の走行経路と、
前記走行特性記憶部で保持される前記作業車両の静特性または動特性に関する情報と、
に従って、前記基準走行指令および前記走行逸脱許容度を基に、算出される、走行制御システム。
【請求項4】
自律走行可能な作業車両の走行を制御する、走行制御システムであって、
前記作業車両の走行経路を記憶する走行経路記憶部と、
前記走行経路を基に、前記作業車両を走行させるための基準となる基準走行指令を算出する基準走行指令算出部と、
前記走行経路または前記基準走行指令からの逸脱に対する許容度を表す走行逸脱許容度を取得する走行逸脱許容度設定部と、
前記基準走行指令および前記走行逸脱許容度を基に、前記作業車両それぞれについて、個別走行指令を算出する個別走行指令算出部と、
を備え、
前記走行逸脱許容度は、前記走行経路における複数の前記作業車両の走行時間の差分情報と、前記走行経路の距離情報とを基に、前記走行経路の目標走行速度に関して定義される、走行制御システム。
【請求項5】
請求項４に記載の走行制御システムにおいて、前記走行逸脱許容度は、前記走行経路における速度の下限値または上限値の少なくともどちらか一つとして定義される、走行制御システム。
【請求項6】
自律走行可能な作業車両の走行を制御する、走行制御システムであって、
前記作業車両の走行経路を記憶する走行経路記憶部と、
前記走行経路を基に、前記作業車両を走行させるための基準となる基準走行指令を算出する基準走行指令算出部と、
前記走行経路または前記基準走行指令からの逸脱に対する許容度を表す走行逸脱許容度を取得する走行逸脱許容度設定部と、
前記基準走行指令および前記走行逸脱許容度を基に、前記作業車両それぞれについて、個別走行指令を算出する個別走行指令算出部と、
を備え、
前記走行逸脱許容度は、前記走行経路に係る走行可能領域に関して定義され、
前記個別走行指令は、操舵角またはヨー角に関して定義される、
走行制御システム。
【請求項7】
自律走行可能な作業車両の走行を制御する、走行制御システムであって、
前記作業車両の走行経路を記憶する走行経路記憶部と、
前記走行経路を基に、前記作業車両を走行させるための基準となる基準走行指令を算出する基準走行指令算出部と、
前記走行経路または前記基準走行指令からの逸脱に対する許容度を表す走行逸脱許容度を取得する走行逸脱許容度設定部と、
前記基準走行指令および前記走行逸脱許容度を基に、前記作業車両それぞれについて、個別走行指令を算出する個別走行指令算出部と、
を備え、
前記走行逸脱許容度は、操舵角に関する範囲またはヨー角に関して定義される、走行制御システム。
【請求項8】
請求項１に記載の走行制御システムにおいて、前記基準走行指令算出部および前記走行逸脱許容度設定部は、第一のユニットとしてユニット化されて前記作業車両に設けられ、
個別走行指令算出部は、前記第一のユニットとは異なる第二のユニットとしてユニット化されて前記作業車両に設けられる、
走行制御システム。
【請求項9】
請求項８に記載の走行制御システムにおいて、前記第一のユニットは前記第二のユニットに、少なくとも前記基準走行指令および前記走行逸脱許容度を送信する、走行制御システム。
【請求項10】
請求項１に記載の走行制御システムにおいて、前記作業車両の位置を推定する自車位置推定部をさらに備える、走行制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は走行制御システムに関し、とくに自律走行可能な作業車両の走行を制御するものに関する。
【背景技術】
【0002】
自律走行可能な作業車両は、たとえば鉱山で掘削した鉱石等を運搬する作業に用いられる。近年、露天掘り鉱山等において、掘削した鉱石等を搬送するダンプトラック等の複数の作業車両を無人運転化し、それぞれ自律運転させることで運用効率を向上させる自律運搬システム（ＡＨＳ：Autonomous Haulage System）が採用されている。
【0003】
この自律運搬システムは、具体的には、複数の作業車両の動きを監視する管制制御装置を備えた管制局を有し、各作業車両はそれぞれ車両制御装置を有し、管制制御装置と各車両の車両制御装置との間で種々の情報を無線通信により交換することで、同時に複数の作業車両の走行を制御する。
【0004】
管制制御装置から各車両の車両制御装置に送信する情報には、例えば車両の車速情報、加速情報、減速情報、操舵情報等が含まれ、鉱山の路面状況や鉱石等の運搬量等に応じて如何に適切に各車両の走行を制御して自律運搬システムの運用効率を向上させるかが重要である。また、各車両の走行制御において、省燃費やタイヤ摩耗低減によって、燃料コストや車両メンテナンスコストを低減することも重要である。
【0005】
各車両の車両制御装置は、その省燃費走行やタイヤ摩耗低減を実現するために、各車両で仕様の異なる様々な最適走行制御機能を導入している。例えば、走行路情報との関係から無駄な加速および減速を抑制するための走行制御として、勾配路走行における、運動エネルギーおよび位置エネルギーを有効活用した加減速制御、横滑り防止を活かした操舵制御、車体安定化制御を活かした悪条件環境下での速度制御、将来減速することを予め認識できている場合に早めにアクセルをオフにする制御、といった制御がある。これらの走行制御は、各車両の固有の走行特性を考慮されたものであり、各車両で共通の走行制御機能を導入することは困難である。
【0006】
各車両における走行制御に関連して、特許文献１には、設定された目標走行速度に従って鉱山を走行するように制御される無人の作業機械が、路面の状態が悪い、交差点近傍である、鉱山搬送路が狭くなっている、などの理由により、走行速度が低速に制限された領域を走行するにあたって、減速のために駆動力を一旦低下させた後、駆動力を回復させても定速走行に直ちに戻すことができなくなる課題に対して、目標走行速度と一部異なる走行制御をすることで、目標走行速度に対する走行速度低下を抑制する発明が開示されている。
【0007】
鉱山等では、通常は管制制御装置は掘削場所と放土場所との間で一定の走行経路を往復するように作業車両を制御していることから、各車両は同一の走行経路上を間隔を空けながら一列で走行する。また一方、鉱山等では、様々な仕様の作業車両が使用されており、車両毎に最大車速性能、加速性能、減速性能等の静特性、及び、時定数（車両特性、操舵特性等）や慣性モーメント等の動特性が異なっていることが多い。これより、管制制御装置は、車両毎に特性の異なる複数の作業車両が一定の走行経路上で車両同士が干渉することなく走行できるように走行計画を立てて、各車両の走行を一括管理することになる。
【0008】
また、先行車両による待機時間に関する公知技術の例として、特許文献２には、「作業車両の位置情報と、速度情報と、停止を要する停止時間情報とに基づいて、後方車両が現行の速度で走行し前方で停止する作業車両に追いつくと予測される場合に、停止する作業車両の後方で後方車両が待機する待機時間を演算する」という技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特開２００４－１４２６９０号公報
【文献】特開２００４－１４５３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、従来の技術では、仕様の異なる車両に対して共通の走行制御を行うのが困難であるという課題があった。
【0011】
たとえば特許文献１の技術では、車両同士が干渉することなく走行できるような走行計画を管制制御装置が立てるが、各作業車両がこの走行計画から逸脱して個別に走行速度を調節するので、作業車両間の間隔が過度に短くなったり長くなったりして走行計画が破綻する場合がある。
【0012】
一方、設定された走行指令通りに各作業車両を制御しようとした場合には、その走行指令は仕様の異なる全ての作業車両に対して最適なものでない可能性があるので、走行指令と実際の走行実績の間で差異が生じたり、省燃費走行やタイヤ摩耗低減といった、各作業車両固有の特性を活かした走行制御ができなくなる場合がある。
【0013】
また、特許文献２の技術では、先行車両の位置および速度を基準として後続車両の走行制御を行っており、先行車両に遅れが発生すると後続車両の挙動に影響する。
【0014】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、仕様の異なる車両に対して共通の走行制御をより適切に行う走行制御システムを提供することである。
【0015】
たとえば、異なる静特性および動特性を有し、または異なる最適走行制御機能を有するような、仕様の異なる複数の作業車両が混在する場合であっても、各車両個別の最適走行制御機能を用いて省燃費走行やタイヤ摩耗低減を図りつつ、全体の走行計画を遵守することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【0016】
この発明に係る走行制御システムの一例は、
自律走行可能な作業車両の走行を制御する、走行制御システムであって、
前記作業車両の走行経路を記憶する走行経路記憶部と、
前記走行経路を基に、前記作業車両を走行させるための基準となる基準走行指令を算出する基準走行指令算出部と、
前記走行経路または前記基準走行指令からの逸脱に対する許容度を表す走行逸脱許容度を取得する走行逸脱許容度設定部と、
前記基準走行指令および前記走行逸脱許容度を基に、前記作業車両それぞれについて、個別走行指令を算出する個別走行指令算出部と、
を備える。
自律走行可能な作業車両の走行を制御する、走行制御システムであって、
前記作業車両の走行経路を記憶する走行経路記憶部と、
前記走行経路を基に、前記作業車両を走行させるための基準となる基準走行指令を算出する基準走行指令算出部と、
前記走行経路または前記基準走行指令からの逸脱に対する許容度を表す走行逸脱許容度を取得する走行逸脱許容度設定部と、
前記基準走行指令および前記走行逸脱許容度を基に、前記作業車両それぞれについて、個別走行指令を算出する個別走行指令算出部と、
を備える。
【発明の効果】
【0017】
本発明に係る走行制御システムによれば、仕様の異なる車両に対して共通の走行制御をより適切に行うことができる。
【0018】
たとえば、複数の作業車両について予め策定された全体的な走行計画を破綻させることなく、各作業車両固有の走行特性およびその特性を考慮した個別の走行制御を活用することができる。このため、たとえば作業車両間の干渉が回避できる。または、たとえば、作業車両それぞれにとって最適な走行制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】実施の形態１に係る作業車両制御システムが用いられる状況の例を示す図である
【図2】作業車両制御システムの概略構成図である
【図3】走行経路の連続する２つの区間を模式的に示す図である
【図4】作業車両制御システムの全体処理フローを示す図である
【図5】走行経路を区間に分割する方法の例を示す図である
【図6】従来の制御と、本発明に係る制御との相違の例を示す図である
【図7】従来の制御と、本発明に係る制御との相違の別の例を示す図である
【図8】走行逸脱許容度の設計方法の例を示す図である
【図9】従来の制御と、本発明に係る制御との相違のさらに別の例を示す図である
【図10】作業車両制御システムのより詳細な構成を示すブロック図である
【図11】個別走行指令算出部の更に詳しい処理の処理フローを示す図である
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
実施の形態１に係る作業車両制御システムは、たとえば露天掘り鉱山において用いられる。鉱山には、掘削した鉱石等を搬送する複数の作業車両（例としてダンプトラックであるが、これに限らない）が配備される。作業車両は自律走行可能であり（すなわち、運転手が不在となる無人運転が可能であり）、作業車両制御システムは各作業車両を自律運転させる自律運搬システム（ＡＨＳ：Autonomous Haulage System）を含んで構成されている。
［実施の形態１］
実施の形態１に係る作業車両制御システムは、たとえば露天掘り鉱山において用いられる。鉱山には、掘削した鉱石等を搬送する複数の作業車両（例としてダンプトラックであるが、これに限らない）が配備される。作業車両は自律走行可能であり（すなわち、運転手が不在となる無人運転が可能であり）、作業車両制御システムは各作業車両を自律運転させる自律運搬システム（ＡＨＳ：Autonomous Haulage System）を含んで構成されている。
【0021】
図１に、実施の形態１に係る作業車両制御システムが用いられる状況の例を示す。露天掘り鉱山は、積込場１０１と、駐機場１０２と、放土場１０３とを含み、これらは搬送路１０４によって接続される。
【0022】
鉱山において、複数の作業車両ＤＴが搬送路１０４上を走行する。作業車両ＤＴは、鉱物や表土等の搬送対象物を搬送する。作業車両ＤＴは、積込場１０１において搬送対象物を積み込み、放土場１０３まで搬送し、放土場１０３で搬送対象物を積み下ろす。
【0023】
交通管制システムは管制局１０５を備える。管制局１０５はたとえば駐機場１０２に配置される。管制局１０５には管制制御装置１０が配置される。管制制御装置１０と各作業車両ＤＴとは通信可能に構成される。通信はたとえば無線通信ネットワーク１０６を介して行われ、管制制御装置１０はこれによって作業車両ＤＴの走行を制御する。
【0024】
作業車両ＤＴは、地表に対する自車の位置を取得してもよい。この機能は、公知の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation System)の航法衛星１０７との通信を介して実現されてもよい。
【0025】
図２は、本発明に係る作業車両制御システムの概略構成を示したものである。
作業車両の制御システムは、管制局１０５に設けられた管制制御装置１０と、複数の作業車両ＤＴそれぞれに搭載された制御装置群とを備える。各作業車両ＤＴの制御装置群は、自律運転制御装置２０および車両制御装置３０を含む。自律運転制御装置２０および車両制御装置３０は、本実施形態に係る走行制御システムを構成する。この走行制御システムは、各作業車両ＤＴの走行を制御する。
作業車両の制御システムは、管制局１０５に設けられた管制制御装置１０と、複数の作業車両ＤＴそれぞれに搭載された制御装置群とを備える。各作業車両ＤＴの制御装置群は、自律運転制御装置２０および車両制御装置３０を含む。自律運転制御装置２０および車両制御装置３０は、本実施形態に係る走行制御システムを構成する。この走行制御システムは、各作業車両ＤＴの走行を制御する。
【0026】
自律運転制御装置２０および車両制御装置３０は、それぞれユニット化されている。「ユニット化」の意味は当業者が適宜定義可能であるが、たとえば、各制御装置はハードウェアの単位として構成され、メンテナンス時に独立して取り付けおよび取り外し作業が可能となるよう設計される。たとえば、自律運転制御装置２０および車両制御装置３０は、それぞれコンピュータを備え、コンピュータは、プロセッサ等の演算手段と、半導体メモリ等の記憶手段と、入出力インタフェース等の入出力手段とを備える。
【0027】
管制制御装置１０は、各作業車両ＤＴの走行計画を策定してもよい。走行計画は、たとえば複数の作業車両ＤＴに対する配車計画に基づいて策定されてもよい。また、管制制御装置１０は、自律運転制御装置２０との間で無線通信を行うことにより、各作業車両ＤＴの走行状態を監視してもよいし、各作業車両ＤＴに走行指令を送信してもよい。
【0028】
作業車両ＤＴが走行する走行経路は予め定められ、管制制御装置１０、自律運転制御装置２０または車両制御装置３０に記憶される。走行経路は、複数の区間（走行区間または閉塞区間と呼ばれる場合もある）に区分けされていてもよい。また、管制制御装置１０は、走行経路および各区間を地図上に配置して表した経路マップを記憶してもよい。
【0029】
管制制御装置１０は、作業車両ＤＴ同士が互いに接触しないように制御してもよい。例えば、一つの区間では１台の作業車両ＤＴのみが走行するように、各作業車両ＤＴを制御する。また、一つの区間に複数台の作業車両ＤＴが走行できるように制御し、作業車両ＤＴが干渉しそうになったら減速や停車指令を出すことにより作業車両ＤＴ同士が互いに接触しないように制御してもよい。
【0030】
図３は、管制制御装置１０に記憶される経路マップの一部の例を示す。図３には、走行経路の一部において、連続する２つの区間Ｓ１およびＳ２が模式的に示されている。図３には２台の作業車両ＤＴ（それぞれＤＴ１、ＤＴ２と示す）が示されている。この例では、管制制御装置１０は、各区間についてそれぞれ１台の作業車両ＤＴのみ走行を許可し、１つの区間内に複数の作業車両ＤＴが走行することを禁止する。
【0031】
なお、走行経路または経路マップは複数のノードＮを含んでもよい。各ノードＮは走行経路の指標となる。図３の例では、複数のノードＮが所定の間隔を有して一列に表示されている。走行経路の各区間の長さ（距離）は、含まれるノードＮの数を基準として定義されてもよい。また、各区間の始端および終端は、いずれかのノードＮによって定義されてもよい。なお、「ノード」とは、たとえば走行経路または区間に含まれる地点として定義されるが、走行経路または区間に含まれる２地点間の経路として定義されてもよく、これは本発明の実施において本質的な相違ではない。
【0032】
管制制御装置１０は、各作業車両から、当該作業車両の現在の位置情報を受信してもよい。また、受信した現在の位置情報に基づき、各作業車両に対して走行すべき区間を指定してもよい。これにより、各作業車両は何れかの区間を許可されて走行する。
【0033】
管制制御装置１０は、各作業車両の位置情報に基づき、その作業車両が現在走行している区間における残距離（作業車両の位置から区間の終端までの距離）を取得してもよい。また、管制制御装置１０は、ある区間において残距離が所定値となる地点に作業車両が到達したことを認識すると、当該区間に連続する次の区間の走行可否を演算処理し判定してもよい。たとえば、次の区間内に別の作業車両が存在していることを検出している場合には、次の区間の走行を禁止する。この場合には、作業車両は現在走行している区間の終端で一旦停止するように制御されてもよく、その場合には、残距離が所定の停止可能距離となる地点で減速を開始するよう制御されてもよい。一方、次の区間において何れの作業車両も検出されていない場合には、次の区間の走行が許可される。この場合には、作業車両は減速することなく次の区間に移行することができる。
【0034】
管制制御装置１０は、走行経路の区間毎に、自律運転制御装置２０に第１レベル指令を送信してもよく、自律運転制御装置２０はこれを受信してもよい。自律運転制御装置２０は、受信した第１レベル指令に基づいて、区間毎に第２レベル指令を生成し、車両制御装置３０に送信してもよい。第２レベル指令は、たとえば当該区間内のノード毎に構成され、たとえば目標走行速度および目標操舵角を含む。第２レベル指令は、受信した第１レベル指令の他に、経路マップ、リアルタイムの路面状態、等を含む様々な情報（走行環境情報）に基づいて決定されてもよい。
【0035】
車両制御装置３０は、自律運転制御装置２０から受信した第２レベル指令に基づき、作業車両の各装置を駆動するための走行制御値を決定してもよい。走行制御値は、操舵角、ブレーキ開度、アクセル開度、等を含んでもよい。走行制御値によって作業車両の走行制御が実現される。
【0036】
また、車両制御装置３０は、複数の作業車両について共通に算出された走行制御値を、各作業車両について個別に記憶される情報（車両仕様等）に基づいて補正する機能を備えてもよい。また、車両制御装置３０は、各作業車両について個別に記憶される情報に基づき、その作業車両固有の走行制御値を決定する機能を備えてもよい。
【0037】
図４は、図２の作業車両制御システムの全体処理フローを示したフローチャートである。本処理フローの実行は、各作業車両に対する運行計画が策定された後に開始される。運行計画とは各車両の配車計画および走行経路やタスクを計画したものである。
【0038】
まずステップＳ３００において、各作業車両に対する運行計画に基づいて全体の走行計画が決定される。ステップＳ３００は、人間の管理者によって実行されてもよいし、管制制御装置１０によって自動的に実行されてもよい。ステップＳ３００において、先ずはじめに、出発地点から目的地点までの走行経路を複数の区間に分割する。区間の分割の際、各区間毎の作業車両の走行時間がほぼ均一になるようにする。均一にすることで、各区間毎に１台のみ走行許可した場合、車両間の干渉を抑制できる。
【0039】
図５は、走行経路をｎ個（ただしｎは２以上の整数）の区間に分割する方法の一例を示す。図５の縦軸は距離を表し、横軸は時間を表す。区間Ｓｋ（ただしｋは１≦ｋ≦ｎとなる整数）が順に配列されている。また、各区間Ｓｋに含まれるノードＮが表示されている。実線ＥＲｇｅｎは、ある作業車両が走行経路を走行した場合の、時間経過と走行場所の関係をプロットしたものである。
【0040】
区間Ｓｋは、たとえば作業車両の走行時間が全区間についてなるべく均一になるように分割される。たとえば、ＥＲｇｅｎの時間軸方向のサイズをｎで除算し、１区間あたりの時間を算出する。時間軸をこの１区間あたりの時間で区分し、それぞれ等しい長さを持つ時間帯Ｔｋを決定する。ＥＲｇｅｎに基づき、各時間帯Ｔｋに対応する距離軸の区間Ｓｋを決定する。
【0041】
区間ごとまたはノードごとに、走行目標走行速度が決定される。このような分割方法によれば、作業車両が高速に走行できるエリアでは１区間の距離が長くなり、低速にしか走行できないエリアでは１区間の距離が短くなる。
【0042】
なお、ＥＲｇｅｎは、１台の作業車両に基づいて決定されるものであってもよいが、作業車両毎の個体差や、各車種における走行特性の違いを考慮して、複数台の作業車両の走行実績に基づいて決定されても良い。複数台の作業車両を用いる場合は、一例として各実績情報の平均値や中央値や最低値(目的値までの到着時刻が最も遅かった作業車両の走行実績)として算出する方法がある。また、走行実績ではなく、作業車両の走行制御モデルから走行シミュレーションによって算出しても良い。更には、走行経路情報と作業車両の走行特性から机上で見積もっても良い。なお、前述の走行特性とは、最大車速性能、加速性能、減速性能等の静特性、及び、時定数（車両特性、操舵特性等）や慣性モーメント等の動特性を指す。
【0043】
続いて、ステップＳ３０１に遷移し、走行逸脱許容度が決定される。ステップＳ３０１は、人間の管理者によって実行されてもよいし、管制制御装置１０によって自動的に実行されてもよい。走行逸脱許容度は、目標となる走行に対する実際の走行のずれの許容度を表す情報である。走行逸脱許容度は、目標走行時間に関して定義されてもよいし、目標走行速度に関して定義されてもよいし、目標操舵角に関して定義されてもよいし、目標ヨー角に関して定義されてもよい。また、走行逸脱許容度は、目標となる走行に対する実際の走行のずれの絶対値の上限を表す値であってもよいし、目標となる走行に対する実際の走行のずれの範囲を表す値であってもよい。走行逸脱許容度は、すべての作業車両について共通となる内容に設定されてもよい。
【0044】
走行逸脱許容度を、走行経路における各作業車両の走行時間の差異に関して定義すると、相前後する作業車両間の干渉を防ぐことができる。各作業車両が指令された走行目標走行指令通りに走行することができれば、作業車両間の距離間隔は出発地点から目的地点まで走行計画時に設計したものと同じになり、走行計画が正常に遂行される。ここで、実際には目標走行指令と走行実績との間には差異があるが、差異が発生した場合においても、システム全体の走行計画が破綻しないような、走行目標走行指令のマージン値として、走行逸脱許容度を設計することができる。
【0045】
図６に、従来の制御と、走行逸脱許容度を用いた本実施形態に係る制御との相違の例を示す。図６(ａ)は従来の制御による例を表し、この例では作業車両固有の走行制御が行われる。図６(ｂ)は、本実施形態による走行逸脱許容度を設定した例を表す。
【0046】
図６(ａ)では、区間Ｓ１において、車両制御装置３０に対する目標走行速度Ｖｔと、実際に走行した結果としての実績走行速度Ｖｒとで差異が発生している。車両制御装置３０は、区間Ｓ１の最後のノードｖ５で低速走行しなければならないことを予め認識し、それより前のノードｖ３およびｖ４でアクセルオフ操作を実施する。
【0047】
このように、目標となる走行から逸脱させるような操作は、結果のバランスを考慮することが重要である。たとえば、図６（ａ）の例では、早期のアクセルオフにより燃費が向上するという利点がある一方で、実績走行時間は、逸脱量Ｔ１ｄｉｆｆだけ長くなるという欠点もある。従来の技術では、全作業車両に共通の目標走行速度Ｖｔを送信し、車両制御装置３０はこれに基づいて、作業車両ごとに異なる逸脱を行わせていた。このため、逸脱の結果のバランスを単一の作業車両でしか判断することができなかった。
【0048】
本実施形態に係る図６(ｂ)の例では、区間Ｓ１において、走行逸脱許容度Ｔｍ（Ｓ１）が設定されている。この走行逸脱許容度Ｔｍ（Ｓ１）は、たとえば各作業車両がこの範囲内で走行すれば全体の走行計画が破綻しないような値として、予め決定されている。車両制御装置３０は、目標走行速度Ｖｔと、走行逸脱許容度Ｔｍ（Ｓ１）とに基づいて作業車両を走行させる。
【0049】
たとえば車両制御装置３０は、アクセルオフ操作の逸脱程度（たとえばアクセルオフ操作を開始する時刻の、目標からのずれ）に基づいて、実績走行時間の逸脱量を算出する機能を備える。そして、より早期に（たとえばノードｖ２において）アクセルオフ操作を開始した場合であっても、実績走行時間の逸脱量Ｔ１ｄｉｆｆ２は走行逸脱許容度Ｔｍ（Ｓ１）以下であると判断し、結果としてノードｖ２からアクセルオフ操作を開始する。このようにして、従来の技術（図６（ａ））に比べてさらに燃費を向上させつつ、従来の技術と同様に走行計画の破綻を回避することができる。
【0050】
【0051】
図７(ａ)の例では、車両制御装置３０は、ノードｖ４において加速が必要であることを認識するが、一方で、車両固有の特性として加速性能が低く、ノードｖ４に入ってから加速を開始したのでは走行に遅れが発生することも認識する。ここで、この作業車両については、目標より１区間だけ早く加速を開始することが許容されているとする。車両制御装置３０は、早めのノードｖ３で加速操作を開始する。しかしながら、結果として実績走行時間の逸脱量Ｔ１ｄｉｆｆが大きくなり、計画を破綻させてしまう（たとえば後続の作業車両の一時停車が必要となり、作業に遅れが発生する）。
【0052】
本実施形態に係る図７（ｂ）の例では、区間Ｓ１において、走行逸脱許容度Ｔｍ（Ｓ１）が設定されている。このＴｍ（Ｓ１）の値は、全体の走行計画を破綻させないように設定されている。車両制御装置３０は、加速操作の逸脱程度（たとえば加速を開始する時刻の、目標からのずれ）に基づいて、実績走行時間の逸脱量を算出する機能を備える。車両制御装置３０は、ノードｖ３で加速を開始した場合には逸脱量が大きく、走行計画の破綻を回避できないが、ノードｖ２で加速を開始した場合の逸脱量Ｔ１ｄｉｆｆ２は比較的小さく、走行計画の破綻を回避できると判断し、結果としてノードｖ２から加速操作を開始する。このようにして、走行計画の破綻を回避することができる。
【0053】
本実施形態によれば、図６および図７に例示するような走行逸脱許容度を、作業車両すべてに対して共通に設定することができる。このため、作業車両に仕様の異なるものが混在していても、各作業車両の車両制御装置３０において走行逸脱許容度の範囲内で個別に異なる制御を行うことが可能になる。
【0054】
たとえば、複数の作業車両について予め策定された全体的な走行計画を破綻させることなく、各作業車両固有の走行特性およびその特性を考慮した個別の走行制御を活用することができる。このため、たとえば作業車両間の干渉が回避できる。または、たとえば、作業車両それぞれにとって最適な走行制御が可能となる。このように、仕様の異なる車両に対して共通の走行制御をより適切に行うことができる。
【0055】
なお、図６および図７では、効果の例として燃費の向上および走行計画の破綻回避を説明したが、これらは単なる例示であって必須のものではない。どういった要素を重視し、そのため走行逸脱許容度を、誰が（たとえば人間またはコンピュータが）どのように決定するかは、システム全体の管理者等が適宜設計することができる。
【0056】
続いて、走行逸脱許容度の設計方法の例について、図８を用いて説明する。図８は、走行逸脱許容度の算出に関する一例を示したものである。図８の縦軸および横軸は図５のものと同様である。実線ＥＲｆａｓｔは、走行経路の走行所要時間が最小となる作業車両について時間経過と走行場所の関係をプロットしたものである。また実線ＥＲｓｌｏｗは、走行経路の走行所要時間が最大となる作業車両について、時間経過と走行場所の関係をプロットしたものである。
【0057】
この例では、走行逸脱許容度は、走行経路の（または区間ごとの）目標走行時間に関して定義される。とくに、走行経路（または区間）における複数の作業車両の走行時間の差分情報を基に定義される。たとえば、最も遅い作業車両の直ぐ後ろを最も速い作業車両が走行するものと想定する。すなわち、走行逸脱許容度を適切に設定すれば、最も遅い作業車両の直ぐ後ろを最も速い作業車両が走行したとしても、作業車両同士が干渉しないようになる。
【0058】
区間Ｓｋ毎に定義される走行逸脱許容度Ｔｍ（Ｓｋ）は、たとえば、
Ｔｍ（Ｓｋ）＝｛（Ｔｓｌｏｗ－Ｔｆａｓｔ）｝／ｎ＋α(但し、ｋ＝１，２，…，ｎ)
… （式１）
で算出される。なお、ＴｓｌｏｗはＥＲｓｌｏｗにて示す最も遅い作業車両の走行所要時間であり、ＴｆａｓｔはＥＲｆａｓｔにて示す最も速い作業車両の走行所要時間であり、αは定数の時間調整値である。
Ｔｍ（Ｓｋ）＝｛（Ｔｓｌｏｗ－Ｔｆａｓｔ）｝／ｎ＋α(但し、ｋ＝１，２，…，ｎ)
… （式１）
で算出される。なお、ＴｓｌｏｗはＥＲｓｌｏｗにて示す最も遅い作業車両の走行所要時間であり、ＴｆａｓｔはＥＲｆａｓｔにて示す最も速い作業車両の走行所要時間であり、αは定数の時間調整値である。
【0059】
このように、走行所要時間の差分値を区間数ｎで除算することで、各区間毎の走行目標走行指令に対する走行所要時間のマージン値が算出できる。すなわち、最も遅い作業車両の直ぐ後ろを最も速い作業車両が走行した場合でも干渉を回避することが期待できる。また、算出されたマージン値に、干渉回避の確度を上げるための任意の時間調整値αを加算しても良い。
【0060】
管制制御装置１０は、（式１）の各変数を取得し、これに基づいて走行逸脱許容度Ｔｍ（Ｓｋ）を自動的に算出してもよい。
【0061】
このように、走行逸脱許容度を目標走行時間に関して定義すると、走行時間の管理をより適切に行うことができる。
【0062】
また別の例として、走行逸脱許容度は、走行経路の（たとえば区間ごとの）目標走行速度に関して定義されてもよい。ある例では、走行逸脱許容度は、走行経路における複数の作業車両の走行時間の差分情報と、走行経路（または区間）の距離情報とを基に定義される。たとえば図６（ｂ）に示すように、目標走行速度Ｖｔと実績走行速度Ｖｒとの差分Ｖ１ｄｉｆｆの上限を走行逸脱許容度としてもよい。
【0063】
また、以下の例のように走行逸脱許容度を定義してもよい。区間Ｓｋ毎に走行速度に関して定義される走行逸脱許容度Ｖｌｌは、
Ｖｌｌ(Ｓｋ)＝Ｌ（Ｓｋ）／（Ｔｋ＋Ｔｍ（Ｓｋ）） … （式２）
で算出される。Ｌ（Ｓｋ）は区間Ｓｋ（ｋ＝１，２，…，ｎ）毎の距離を表し、ＴｋはＥＲｇｅｎ等を参照して前述した区間毎の走行所要時間であり、Ｔｍ（Ｓｋ）は（式１）を用いて算出される値である（上述の例では（式１）の値そのものを走行逸脱許容度としていた）。本例でのＶｌｌ（Ｓｋ）は、各作業車両が区間Ｓｋ毎に走行実績とすることができる下限速度となる。
Ｖｌｌ(Ｓｋ)＝Ｌ（Ｓｋ）／（Ｔｋ＋Ｔｍ（Ｓｋ）） … （式２）
で算出される。Ｌ（Ｓｋ）は区間Ｓｋ（ｋ＝１，２，…，ｎ）毎の距離を表し、ＴｋはＥＲｇｅｎ等を参照して前述した区間毎の走行所要時間であり、Ｔｍ（Ｓｋ）は（式１）を用いて算出される値である（上述の例では（式１）の値そのものを走行逸脱許容度としていた）。本例でのＶｌｌ（Ｓｋ）は、各作業車両が区間Ｓｋ毎に走行実績とすることができる下限速度となる。
【0064】
また、走行逸脱許容度は、走行経路（または区間）における速度の下限値または上限値の少なくともどちらか一つとして定義されてもよい。たとえば図６（ｂ）に示すように、走行逸脱許容度として速度の下限値Ｖｍｉｎが定義されてもよく、速度の上限値Ｖｍａｘが定義されてもよく、双方が定義されてもよい。
【0065】
管制制御装置１０は、（式１）および（式２）の各変数を取得し、これに基づいて走行逸脱許容度Ｖｌｌ（Ｓｋ）を自動的に算出してもよい。
【0066】
このように、走行逸脱許容度を目標走行速度に関して定義すると、走行速度の管理をより適切に行うことができる。
【0067】
なお、走行逸脱許容度を走行経路全体から算出するのではなく、区間Ｓｋ毎に、それぞれ最も遅い作業車両の走行所要時間と、最も速い作業車両の走行所要時間との差分値を用いて算出する方法もある。直線路、曲線路、勾配、路面状態が悪い、といった様々な走行環境に応じて、各車種の走行実績は変わってくるため、車種や走行環境によっては、区間毎に算出するほうがより正確な走行逸脱許容度を算出できる場合がある。
【0068】
さらに別の例として、走行逸脱許容度の算出方法として、最も遅い作業車両の直ぐ後ろを、ｍ番目に速い作業車両が走行するシナリオを考えるようにしても良い（ただしｍは２以上の整数)。走行逸脱許容度の算出方法は上述したものと同じである。ただし、ｍ番目に速い作業車両より速い作業車両（すなわち、１≦ｐ＜ｍとなる整数ｐについてｐ番目に速い作業車両）に対しては、速度の下限または時間の上限のみならず、ｍ番目に速い作業車両に合わせた速度の上限または時間の下限を設定してもよい。
【0069】
このようにすることで、全作業車両の中で一車種だけ突出して速い作業車両が存在する場合であっても、走行逸脱許容度の設定値が大きくなることによるシステム全体の走行効率の低下を抑制できる。
【0070】
次に、以上のようにして決定される走行逸脱許容度を活用した走行制御の例を図６（ｂ）および図７（ｂ）を用いて説明する。先ず、図６（ｂ）について、走行逸脱許容度Ｔｍ（Ｓ１）が設定される。車両制御装置３０は、実績走行時間が、目標走行時間Ｔ１と走行逸脱許容度Ｔｍ（Ｓ１）との合計値以下に収まるように、目標走行速度指令と異なる速度制御を行うことができるようになる。
【0071】
ここで、走行逸脱許容度を用いていない図６（ａ）（従来技術）と比べて、目標走行速度指令と異なる速度制御ができる点は同じだが、図６（ａ）では、走行逸脱許容度を認識せずに制御しているため、燃費の改善が十分でない。一方、図６（ｂ）は走行逸脱許容度の範囲内でさらに燃費を改善することができる。
【0072】
走行逸脱許容度は、時間として表現されたＴｍ（Ｓ１）ではなく、速度で表現されたＶｌｌ（Ｓ１）であっても良い。たとえば、車両制御装置３０は、目標走行速度Ｖｔに対してｖｌｌ（Ｓ１）を下限値とする速度制御を行うことができ、その範囲内であれば走行計画の破綻を回避できる可能性が高まる。
【0073】
さらに走行逸脱許容度の別の速度情報としての表現として、各ノードの速度指令に対する速度偏差を走行逸脱許容度としてもよい。
【0074】
図９に、従来の制御と、走行逸脱許容度を用いた本実施形態に係る制御との相違の、さらに別の例を示す。図９（ａ)は従来の制御による例を表し、図９(ｂ)は、本実施形態による走行逸脱許容度を設定した例を表す。この例は、作業車両の横滑りが発生しやすい場合に対応する。
【0075】
この例では、走行逸脱許容度は、走行経路（または区間）に係る走行可能領域に関して定義される。図９（ａ）の例では、目標走行領域が幅のない走行線Ａ１として定義されている。この走行線Ａ１は曲率半径Ｒ１のカーブを含む。ある作業車両ＤＴが要求される速度でカーブに進入する際に、曲率半径Ｒ１に対応する操舵を行うと横滑りが発生し、走行線Ａ１を逸脱する。このような横滑りが発生すると安全面の問題が発生する。また、横滑り後の経路修正に時間を要し、走行計画の破綻等につながる可能性がある。
【0076】
一方、本発明の実施形態１に係る図９（ｂ）の例では、目標走行領域は、走行線Ａ１の両側に幅Ａｘを有する走行可能領域Ａ２として定義されている。幅Ａｘが走行逸脱許容度に対応する。このように走行可能領域Ａ２の幅があると、車両制御装置３０は、曲率半径Ｒ１より大きい曲率半径Ｒ２のカーブに沿って、すなわちより小さい操舵角で走行することができ、横滑りを防止できる可能性が高まる。
【0077】
走行可能領域Ａ２の幾何学的形状に応じた適切な走行線の決定方法は、公知技術に基づいて適宜設計可能である。また、具体的な操舵角は、区間走行前に予め算出しておく必要はない。作業車両の走行実績または各時点での位置に応じて変化するので、走行実績を鑑みながら逐次算出するようにしても良い。
【0078】
このように、走行逸脱許容度を走行可能領域に関して定義すると、横滑りの防止をより的確に行うことができる。
【0079】
図９において、走行逸脱許容度は、操舵角に関する範囲に関して定義されてもよい。たとえば図９（ｂ）に示す地点Ｘにおいて、走行線Ａ１に沿った経路では操舵角は０である。ここで、走行逸脱許容度を操舵角に関する範囲として定義し、たとえば地点Ｘにおいて曲率半径Ｒ２に対応する操舵角を含むような範囲に設定しておけば、図９（ｂ）に示すような走行が可能になる。
【0080】
また、走行逸脱許容度は、ヨー角に関して定義されてもよい。たとえば図９（ｂ）に示す地点Ｘにおいて、走行線Ａ１に沿った経路ではヨー角は方向Ｄ１である。ここで、走行逸脱許容度をヨー角に関して定義し、たとえば地点Ｘにおいて方向Ｄ２を含むような範囲に設定しておけば、図９（ｂ）に示すような走行が可能になる。
【0081】
このように、走行逸脱許容度を操舵角に関する範囲またはヨー角に関して定義すると、横滑りの防止策をより具体的に設計することができる。
【0082】
走行逸脱許容度は、上記の具体例以外にも任意に定義可能である。更に、これらの走行逸脱許容度を複数組み合わせて使用することも考えられる。その場合、すべての走行逸脱許容度を満足する範囲内で、走行制御を行うようにしてもよい。また、上述したように下限値だけでなく上限値を走行逸脱許容度として設定するようにしても良い。
【0083】
以上のようにして、図４のステップＳ３０１が実行される。
続いて、図４のステップＳ３０２に遷移して、各ノード毎の基準走行指令が算出される。基準走行指令は、たとえば目標走行速度、目標操舵角、目標ヨー角、等を用いて表される。また、基準走行指令は、経路マップ情報や、その時の路面状態といった、リアルタイムな走行環境情報を考慮して算出されてもよい。
続いて、図４のステップＳ３０２に遷移して、各ノード毎の基準走行指令が算出される。基準走行指令は、たとえば目標走行速度、目標操舵角、目標ヨー角、等を用いて表される。また、基準走行指令は、経路マップ情報や、その時の路面状態といった、リアルタイムな走行環境情報を考慮して算出されてもよい。
【0084】
そして、ステップＳ３０３において、走行逸脱許容度が自律運転制御装置２０から車両制御装置３０に送信される。続いてステップＳ３０４において、基準走行指令および走行逸脱許容度に基づき、走行実績が逸脱許容度の範囲内に収まるように、走行指令の再算出を行う。ここで再算出される走行指令は、作業車両個別の仕様を参照して算出される個別走行指令であり、たとえば基準走行指令と同様に速度、操舵角、ヨー角、等を用いて表される。とくに、個別走行指令は、操舵角またはヨー角に関して定義されてもよい。
【0085】
続いて、ステップＳ３０５において、走行制御指令の変換を行う。たとえば、ステップＳ３０４で算出された個別走行指令に基づき、作業車両の具体的な制御量を算出する。たとえば、速度に基づいてアクセル操作量およびブレーキ操作量を算出し、操舵角に基づいてステアリング操作角を設定する。
【0086】
ステップＳ３０６にて、ステップＳ３０５で算出された制御量（たとえば、アクセル操作量、ブレーキ操作量およびステアリング操作角）を用いて、作業車両の動作を制御する（たとえば、アクセル操作装置、ブレーキ操作装置およびステアリング装置の制御を行う）。そして本フローは終了となる。
【0087】
なお、ステップＳ３０２からステップＳ３０６までの処理は、走行許可区間が管制制御装置１０から出力されるたびに繰り返し実行されてもよい。
【0088】
なお、本処理フローにおいて、ステップＳ３００とステップＳ３０１は管制制御装置１０にて処理され、ステップＳ３０４からステップＳ３０６は車両制御装置３０にて処理される。一方、ステップＳ３０２は、たとえば自律運転制御装置２０にて処理されるが、管制制御装置１０で実行されても良い。
【0089】
【0090】
管制制御装置１０は、システム全体走行計画部１１と、走行経路記憶部１２と、走行特性記憶部１３と、走行逸脱許容度算出部１４と、基本走行特性記憶部１５と、走行計画通知部１６とを備える。システム全体走行計画部１１は、ステップＳ３００を実行する処理部である。走行経路記憶部１２は、作業車両の走行経路を記憶する記憶部であり、たとえば走行経路情報を格納することができる。
【0091】
走行経路情報は、走行経路に関する任意の情報を含むことができるが、たとえば、走行経路における各区間の始点および終点の位置、各区間における各ノードの始点および終点の位置、各区間または各ノードの制限速度、各ノードの曲率または曲率半径、および、各ノードの勾配を含む。走行経路情報は、作業車両を用いた測量によって生成されてもよいし、他の方法で生成されてもよい。また、走行経路情報は、システム全体走行計画部１１や個別走行指令算出部３１（後述）によって使用されてもよい。
【0092】
走行特性記憶部１３は、作業車両それぞれについて、または、作業車両の車種それぞれについて、走行特性を格納する記憶部である。走行特性記憶部１３に格納される走行特性とは、たとえば、前述した作業車両の静特性や動特性の内、最高車速性能といった公にされている基本特性を含む。
【0093】
走行逸脱許容度算出部１４は、ステップＳ３０１を実行する処理部である。基本走行特性記憶部１５は、作業車両のうち少なくとも一部について、または、作業車両の車種のうち少なくとも一部について、走行特性を格納する記憶部である。基本走行特性記憶部１５に格納される走行特性は、走行特性記憶部１３に格納されているものとは異なっていてもよく、たとえば公にされていないものを含めた静特性および動特性を含む。作業車両の走行時間は、走行経路記憶部１２に格納された作業車両の走行経路を基に、走行特性記憶部１３で保持される作業車両の静特性または動特性に関する情報に従って算出されてもよい。また、作業車両それぞれの個別走行指令は、個別走行指令算出部３１（後述）において、走行経路記憶部１２に格納された作業車両の走行経路と、走行特性記憶部１３で保持される作業車両の静特性または動特性に関する情報と、に従って、基準走行指令および走行逸脱許容度を基に、算出されてもよい。
【0094】
走行計画通知部１６は、システム全体走行計画部１１で算出された区間や目標走行速度を自律運転制御装置２０へ通知するための処理部である。
【0095】
自律運転制御装置２０は、基準走行指令算出部２１と、走行逸脱許容度設定部２２とを備える。基準走行指令算出部２１は、ステップＳ３０２を実行する処理部である。基準走行指令は、たとえば上述のように目標走行速度および目標操舵角に関する指令を含む。すなわち、基準走行指令算出部２１は、走行経路を基に、作業車両を走行させるための基準となる基準走行指令を算出する処理部である。
【0096】
走行逸脱許容度設定部２２は、ステップＳ３０３を実行する処理部である。すなわち、走行逸脱許容度設定部２２は、管制制御装置１０から走行逸脱許容度を取得し、これを設定する。ここで、図６、７および９に関して説明したように、走行逸脱許容度とは、走行経路または基準走行指令からの逸脱に対する許容度を意味する。
【0097】
車両制御装置３０は、個別走行指令算出部３１と、自車位置推定部３２と、走行制御指令変換部３３と、作業車両走行制御部３４と、ステアリング装置／ブレーキ操作装置／アクセル操作装置３５とを備える。
【0098】
個別走行指令算出部３１は、ステップＳ３０４を実行する処理部であり、すなわち、基準走行指令および走行逸脱許容度を基に、作業車両それぞれについて、個別走行指令を算出する処理部である。個別走行指令算出部３１は、目標走行速度指令再算出部３１１と、目標操舵角指令再算出部３１２と、を備える。目標走行速度指令再算出部３１１および目標操舵角指令再算出部３１２は、ステップＳ３０４を実行する。
【0099】
個別走行指令算出部３１の更に詳しい処理について、図１１の処理フローを用いて説明する。図１１の処理フローは、作業車両が自律走行を開始した後、周期的な処理として、または目標走行指令受信によるイベント駆動によって、繰り返し実行される。
【0100】
ステップＳ１０００において、個別走行指令算出部３１は基準となる目標走行速度指令および操舵角指令を自律運転制御装置２０から受信して取得する。その後、ステップＳ１００１において、個別走行指令算出部３１は、走行経路記憶部１２より走行経路情報を受信して取得する。走行経路情報は予め自律運転制御装置２０や、車両制御装置３０内に記憶されていても良い。
【0101】
そしてステップＳ１００２において、個別走行指令算出部３１は、自車位置推定部３２より、作業車両の自車位置情報を受信する。次に、ステップＳ１００３において、走行逸脱許容度設定部２２より受信した走行逸脱許容度が、個別走行指令算出部３１にセットされる。そして、ステップＳ１００４において、目標走行速度指令再算出部３１１および目標操舵角指令再算出部３１２は、作業車両の走行制御指令値を再算出する。ここでは、たとえば、各車種の走行特性を考慮して、走行効率、省燃費、タイヤ摩耗抑制といった指標を優先して算出が行われる。
【0102】
この再算出の際には、作業車両の挙動等が、ステップＳ１００３で設定された走行逸脱許容度（速度、操舵角、走行時刻、等に関して表される）によって規定される範囲を逸脱しないように算出される。そして、ステップＳ１００４では、再算出された新たな目標走行速度指令や目標操舵角指令を用いて作業車両を走行制御することとなり、本フローを終了する。
【0103】
自車位置推定部３２は、自車位置推定部３２が搭載されている作業車両の位置を推定する。作業車両の位置はたとえば地球に対して表現される。推定はたとえばＧＰＳ情報に基づき行うことができる。また、ヨーレートセンサ、前後加速度センサ及び横加速度センサから得られる車両姿勢情報に基づいて推定値を補完し、ＧＰＳや各センサからの情報の誤差を除去し位置精度を向上してもよい。また、ＧＰＳ情報が得られない場合には、車両姿勢情報のみに基づいて推定を行ってもよい。なお、ＧＰＳ情報を用いずにＬｉｄａｒやカメラ等のセンサから得られる外界認識情報と地図情報とのマップマッチングを行うことで自車の位置を推定するようにしても良い。
【0104】
走行制御指令変換部３３は、ステップＳ３０５を実行する処理部である。作業車両走行制御部３４は、ステップＳ３０６を実行する処理部である。ステアリング装置／ブレーキ操作装置／アクセル操作装置３５は、作業車両のエンジンやモータ等の駆動源の加減速操作を行うアクセル操作装置と、ブレーキの操作を行うブレーキ操作装置と、ステアリングの操作を行うステアリング装置との組を指す。
【0105】
以上、説明したように、本発明に係る走行制御システムによれば、仕様の異なる車両に対して共通の走行逸脱許容度を設定し、この走行逸脱許容度に基づいて、作業車両個別の仕様を参照した個別走行指令を算出するので、各車種共通の走行制御をより適切に行うことができる。
【0106】
より具体的な例として、鉱山等で掘削した鉱石等を搬送する無人運転化された複数の作業車両をそれぞれ自律運転させる自律運転システムにおいて、仕様の違いによって複数の作業車両の静特性及び動特性、更には走行制御計画が異なる場合であっても、走行速度の範囲または下限値、操舵角の範囲、目的地または区間までの走行時間の範囲または下限値の何れか一つ以上の組み合わせで表された走行逸脱許容度を設定し、その許容度の範囲内で各作業車両の固有の特性にあった速度、操舵角を算出して、作業車両の走行を制御するようにしている。
【0107】
これにより、各作業車両の固有の走行特性およびその特性を考慮した走行特性を活用するができ、制御システムを複雑化することなく、作業車両同士の干渉を防止しつつ、制御システムの運用効率を向上させることができる。
【0108】
また、先行車両に遅れが発生する場合でも、走行計画全体が破綻しない程度の遅れに抑えることができるので、後続車両の挙動に影響しない。
【0109】
とくに、基準走行指令算出部２１および走行逸脱許容度設定部２２は、自律運転制御装置２０（第一のユニット）としてユニット化されて作業車両に設けられており、個別走行指令算出部３１は、自律運転制御装置２０とは異なるユニットである車両制御装置３０（第二のユニット）としてユニット化されて作業車両に設けられている。また、自律運転制御装置２０は車両制御装置３０に、少なくとも基準走行指令および走行逸脱許容度を送信するように構成されている。
【0110】
これらのユニットは、着脱自在に各作業車両に搭載可能となるよう構成することができる。また、自律運転制御装置２０は、コネクタを介して電気的に車両制御装置３０と接続可能となるよう構成することができる。したがって、仕様の異なる複数の車種の作業車両が混在する場合であっても、自律運転制御装置２０を全て共通化して全ての作業車両に搭載でき、汎用性の高い制御システムを構築することができる。なお、自律運転制御装置２０を共通化する場合であっても、車両制御装置３０については必ずしも共通化する必要はなく、仕様の異なる複数の作業車両に合わせて最適に設計・実装することができる。
【0111】
以上で本発明に係る作業車両の制御システムの実施形態の説明を終えるが、走行逸脱許容度の具体的な利用方法は、上記実施形態の図６、７および９で説明したものに限られない。各作業車両固有の特性を活かすような他の走行制御計画の例でも、本発明を使用することができ、同様の効果を得ることができる。
【0112】
また、上記実施形態では、作業車両が作業車両である場合を例に説明したが、作業車両は作業車両に限られるものではない。
【符号の説明】
【0113】
１０…管制制御装置
１１…システム全体走行計画部
１２…走行経路記憶部
１３…走行特性記憶部
１４…走行逸脱許容度算出部
１５…基本走行特性記憶部
１６…走行計画通知部
２０…自律運転制御装置（走行制御システム、第一のユニット）
２１…基準走行指令算出部
２２…走行逸脱許容度設定部
３０…車両制御装置（走行制御システム、第二のユニット）
３１…個別走行指令算出部（３１１…目標走行速度指令再算出部、３１２…目標操舵角指令再算出部）
３２…自車位置推定部
３３…走行制御指令変換部
３４…作業車両走行制御部
３５…アクセル操作装置
Ａ１…走行線
Ａ２…走行可能領域
Ｄ１…方向（ヨー角）
Ｄ２…方向
ＤＴ（ＤＴ１，ＤＴ２）…作業車両
Ｔ１…目標走行時間
Ｔｍ…走行逸脱許容度
Ｖｒ…実績走行速度
Ｖｔ…目標走行速度
Ｖｍａｘ…速度の上限値
Ｖｍｉｎ…速度の下限値
１１…システム全体走行計画部
１２…走行経路記憶部
１３…走行特性記憶部
１４…走行逸脱許容度算出部
１５…基本走行特性記憶部
１６…走行計画通知部
２０…自律運転制御装置（走行制御システム、第一のユニット）
２１…基準走行指令算出部
２２…走行逸脱許容度設定部
３０…車両制御装置（走行制御システム、第二のユニット）
３１…個別走行指令算出部（３１１…目標走行速度指令再算出部、３１２…目標操舵角指令再算出部）
３２…自車位置推定部
３３…走行制御指令変換部
３４…作業車両走行制御部
３５…アクセル操作装置
Ａ１…走行線
Ａ２…走行可能領域
Ｄ１…方向（ヨー角）
Ｄ２…方向
ＤＴ（ＤＴ１，ＤＴ２）…作業車両
Ｔ１…目標走行時間
Ｔｍ…走行逸脱許容度
Ｖｒ…実績走行速度
Ｖｔ…目標走行速度
Ｖｍａｘ…速度の上限値
Ｖｍｉｎ…速度の下限値
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
